フィルタとしての共有オブジェクト

「フィルタ」とは、代替共有オブジェクトへの間接参照を提供するために使用される特殊な形式の共有オブジェクトのことをいいます。共有オブジェクトフィルタには、標準フィルタと補助フィルタという 2 つの形式があります。

「標準フィルタ」は、基本的に単一のシンボルテーブルからなり、実行時環境からコンパイル環境を抽象化するメカニズムを提供します。このフィルタを使用するリンク編集は、フィルタ自体によって提供されるシンボルを参照しますが、シンボル参照の解釈は、実行時に代替ソースから提供されます。

標準フィルタは、リンカーの -F フラグによって識別されます。このフラグは、実行時にシンボル参照を与える共有オブジェクトを示す関連ファイル名をとります。この共有オブジェクトは、「フィルティー (フィルタ対象)」と呼ばれます。-F フラグを複数回使用すると、複数のフィルティーを記録できます。

フィルティーを実行時に処理できないか、またはフィルタによって定義されたシンボルがフィルティー内に見つからない場合、致命的なエラー状態が発生します。

「補助フィルタ」も同様のメカニズムを備えていますが、フィルタ自体にそのシンボルに対応する実装が含まれます。フィルタを使用するリンク編集では、フィルタ自体によって提供されたシンボルを参照します。シンボル参照の実装は、実行時に代替ソースから提供できます。

補助フィルタは、リンカーの -f フラグを使用して識別されます。このフラグは、実行時にシンボルを与えるために使用できる共有オブジェクトを示す関連ファイル名をとります。この共有オブジェクトは、「フィルティー」と呼ばれます。-f フラグを複数回使用すると、複数のフィルティーを記録できます。

フィルティーを実行時に処理できないか、またはフィルティー内にフィルタが見つからないと、フィルタ内のシンボルの実装が使用されます。

標準フィルタの生成

標準フィルタを生成するには、まずフィルティー libbar.so.1 を定義し、それに対してこのフィルタ手法を適用します。このフィルティーは、いくつかの再配置可能オブジェクトから構築される場合があります。次の例では、これらのオブジェクトの 1 つは、ファイル bar.c から発生し、シンボル foo と bar を与えます。

$ cat bar.c
char * bar = "bar";

char * foo()
{
        return("defined in bar.c");
}
$ cc -o libbar.so.1 -G -K pic .... bar.c ....

次の例では、標準フィルタ libfoo.so.1 は、シンボル foo と bar に対して生成されて、フィルティー libbar.so.1 への関連付けを示します。環境変数 LD_OPTIONS は、このコンパイラドライバが -f オプションをそれ自体のオプションの 1 つとして解釈しないようにするために使用されています。

$ cat foo.c
char * bar = 0;

char * foo(){}

$ LD_OPTIONS='-F libbar.so.1' \
cc -o libfoo.so.1 -G -K pic -h libfoo.so.1 -R. foo.c
$ ln -s libfoo.so.1 libfoo.so
$ dump -Lv libfoo.so.1 | egrep "SONAME|FILTER"
[1]     SONAME   libfoo.so.1
[2]     FILTER   libbar.so.1

リンカーは、標準フィルタ libfoo.so.1 を参照して動的実行可能ファイルまたは共有オブジェクトを作成する場合、シンボル解決中にフィルタのシンボルテーブルからの情報を使用します。詳細については、シンボル解析を参照してください。

実行時に、フィルタのシンボルを参照すると、必ずフィルティー libbar.so.1 がさらに読み込まれます。実行時リンカーは、このフィルティーを使用して、libfoo.so.1 によって定義されたシンボルを解釈処理します。

たとえば、次の動的実行可能ファイル prog は、シンボル foo と bar を参照します。これらのシンボルは、フィルタ libfoo.so.1 からのリンク編集中に解釈処理されます。

$ cat main.c
extern char * bar, * foo();

main()
{
        (void) printf("foo() is %s: bar=%s\n", foo(), bar);
}
$ cc -o prog main.c -R. -L. -lfoo
$ prog
foo() is defined in bar.c: bar=bar

動的実行可能ファイル prog を実行すると、関数 foo() とデータ項目 bar が、フィルタ libfoo.so.1 からではなく、フィルティー libbar.so.1 から取得されます。

この例では、フィルティー libbar.so.1 がフィルタ libfoo.so.1 に一意に関連付けられています。このため、prog を実行した結果読み込まれる可能性がある他のオブジェクトからのシンボル参照を満たすために使用することができません。

標準フィルタは、既存の共有オブジェクトのサブセットインタフェース、または多数の既存の共有オブジェクトに及ぶインタフェースグループを定義するためのメカニズムとなります。Solaris オペレーティング環境では、いくつかのフィルタが使用されます。

/usr/lib/libsys.so.1 フィルタは、標準 C ライブラリ /usr/lib/libc.so.1 のサブセットを提供します。 このサブセットは、準拠するアプリケーションによってインポートしなければならない C ライブラリ内の ABI に準拠する関数とデータ項目を表わします。

/usr/lib/libdl.so.1 フィルタは、実行時リンカー自体へのユーザーインタフェースを定義します。このインタフェースは、コンパイル環境で (libdl.so.1 から) 参照されるシンボルと、実行時環境内で (ld.so.1 から) 作成される実際の実装結合間の抽象化を提供します。

/usr/lib/libxnet.so.1 フィルタは、複数のフィルティーを使用します。このライブラリは、/usr/lib/libsocket.so.1、 /usr/lib/libnsl.so.1、および /usr/lib/libc.so.1 から、ソケットと XTI インタフェースを提供します。

標準フィルタ内のコードは実行時に参照されないため、このフィルタ内に定義された関数に内容を加えても意味がありません。フィルタコードが再配置を必要とする場合がありますが、実行時にそのフィルタを処理すると不要なオーバーヘッドが生じます。関数は空のルーチンとして定義するか、直接 mapfile から定義してください。追加シンボルの定義を参照してください。

フィルタ内にデータシンボルを生成するときは、データ項目を必ず初期設定して、動的実行可能ファイルから参照されるように保証する必要があります。

リンカーによって実行される、より複雑なシンボル解釈処理の中には、シンボルサイズを含むシンボルの属性に関する知識を必要とするものがあります。詳細については、シンボル解析を参照してください。このため、フィルタ内のシンボルの属性がフィルティー内のシンボルの属性と一致するようにシンボルを生成する必要があります。これにより、リンク編集処理では、実行時に使用されるシンボル定義と互換性のある方法でフィルタが解析されます。

リンカーは、最初に入力された再配置可能ファイルの ELF クラスを使用して、作成するオブジェクトのクラスを管理します。64 ビットフィルタを mapfile だけから作成するには、リンカーの -64 オプションを使用します。

補助フィルタの生成

補助フィルタの作成方法は、標準フィルタの場合と基本的に同じです (詳細については、標準フィルタの生成を参照)。まず、このフィルタ手法を適用するフィルティー libbar.so.1 を定義します。このフィルティーは、いくつかの再配置可能オブジェクトから構築される場合があります。これらのオブジェクトの 1 つは、ファイル bar.c から発生し、シンボル foo を提供します。

$ cat bar.c
char * foo()
{
        return("defined in bar.c");
}
$ cc -o libbar.so.1 -G -K pic .... bar.c ....

次の例では、補助フィルタ libfoo.so.1 が、シンボル foo と bar に対して生成されて、フィルティー libbar.so.1 への関連付けを示します。環境変数 LD_OPTIONS は、このコンパイラドライバが -f オプションをそれ自体のオプションの 1 つとして解釈しないようにするために使用されています。

$ cat foo.c
char * bar = "foo";

char * foo()
{
        return ("defined in foo.c");
}
$ LD_OPTIONS='-f libbar.so.1' \
cc -o libfoo.so.1 -G -K pic -h libfoo.so.1 -R. foo.c
$ ln -s libfoo.so.1 libfoo.so
$ dump -Lv libfoo.so.1 | egrep "SONAME|AUXILIARY"
[1]     SONAME    libfoo.so.1
[2]     AUXILIARY libbar.so.1

リンカーは、補助フィルタ libfoo.so.1 を参照して動的実行可能ファイルまたは共有オブジェクトを作成する場合、シンボル解決中にフィルタシンボルテーブルの情報を使用します。詳細については、シンボル解析を参照してください。

実行時にフィルタのシンボルを参照すると、フィルティー libbar.so.1 が検索されます。このフィルティーが見つかると、実行時リンカーは、このフィルティーを使用して、libfoo.so.1 によって定義されたすべてのシンボルを解釈処理します。このフィルティーが見つからないか、またはフィルティーにフィルタからのシンボルがない場合は、フィルタ内のシンボルの元の値が使用されます。

たとえば、次の動的実行可能ファイル prog は、シンボル foo と bar を参照します。これらのシンボルは、フィルタ libfoo.so.1 からのリンク編集中に解釈処理されます。

$ cat main.c
extern char * bar, * foo();

main()
{
        (void) printf("foo() is %s: bar=%s\n", foo(), bar);
}
$ cc -o prog main.c -R. -L. -lfoo
$ prog
foo() is defined in bar.c: bar=foo

動的実行可能ファイル prog を実行すると、関数 foo() は、フィルタ libfoo.so.1 からではなく、フィルティー libbar.so.1 から取得されます。 ただし、データ項目 bar は、フィルタ libfoo.so.1 から取得されます。このシンボルは、フィルティー libbar.so.1 に代替定義を持たないためです。

補助フィルタは、既存の共有オブジェクトの代替インタフェースを定義するメカニズムとなります。このメカニズムは Solaris オペレーティング環境で使用されて、プラットフォーム固有の共有オブジェクト内に最適化された機能を提供します。例は、命令セット固有の共有オブジェクトおよび プラットフォーム固有の共有オブジェクトを参照してください。

フィルティーの処理

実行時リンカーによるフィルタ処理は、フィルタ内のシンボルへの参照が生じるまで、フィルティーの読み込みを延期します。この実装は、各フィルティーに対して必要に応じて dlopen(3DL) を実行するフィルタに似ています。この実装は、ldd(1) などのツールによって生じる可能性がある、依存関係の報告における違いの原因となるものです。

フィルタを作成して、そのフィルティーを実行時に即時処理する場合は、リンカーの -z loadfltr オプションを使用できます。また、プロセス内のフィルタすべての即時処理は、どの値にも環境変数 LD_LOADFLTR を設定することによってトリガーすることもできます。